CN104809624A - 一种雅纸的数字水印防伪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雅纸的数字水印防伪方法，包括以下步骤：A、数字水印的嵌入设计；B、将设计好的数字水印添加入雅纸中；C、根据数字水印建立数据库；D、通过软件对雅纸上的水印信息判断雅纸的真伪。本发明提供了一种雅纸的数字水印防伪方法，使得雅纸的使用更加的安全，避免了作品为人所复制，保障了雅纸使用者的利益。

Description

一种雅纸的数字水印防伪方法

技术领域

本发明属于产品安全领域，特别涉及一种在雅纸上使用的数字水印防伪方法。

背景技术

雅纸，又称龙须雅纸，产于四川洪雅县，与夹江县相临。雅纸原料产于洪雅的雅河(青衣江旧名)畔之龙须草为主，加上麻等多种长纤维组成。精工配方，工艺讲究，自然风干，故吸墨性颇佳，书画酣畅淋漓，纸面细腻平坦，拉力最好，能承重笔渲染，变形小，保存年代长。浸润兼具安徽宣纸和河北皮纸双重特点，适用于书画、文献档案、水印装裱等，历来被书画家列为佳纸。

随着利用雅纸进行绘画的名家数量的增多，有越来越多的人为了谋取私利而去对名家的名画进行复制，而随着科技手段的日益发达，其鉴别作品真伪的难度也越来越高。而因赝品与真品的难以区分，从而使得真品的价值也日益低廉，如此便对整个社会产生了极大的消极影响。所以现如今所需面对的问题就是如何确保使用雅纸绘制的作品不被人所伪造，为名家的名作提供进一步的安全保障。

发明内容

本发明的目的在于克服了上述现如今雅纸的防伪能力较低容易被伪造的问题，提供了一种雅纸的数字水印防伪方法，使得雅纸的使用更加的安全，避免了作品为人所复制，保障了雅纸使用者的利益。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种雅纸的数字水印防伪方法，包括以下步骤：

A、数字水印的嵌入设计；

B、将设计好的数字水印添加入雅纸中；

C、根据数字水印建立数据库；

D、通过软件对雅纸上的水印信息判断雅纸的真伪。

所述步骤A的数字水印的嵌入设计主要通过水印嵌入算法来完成：

A1、先确定一个原图像，且设该原图像为|，该原图像为厂家logo、印制时间、纸张编号、客户姓名和客户印记中的任意一种或多种的组合；

A2、对原图像|进行DCT变换得到系数F＝{f1，f2，…f Len}，其中Len＝Height*Width，Width为原图像的宽度，Height为原图像的高度；

A3、将系数F用Zig-Zag扫描进行重新排序，设重排后的DCT系数为F’；

A4、将F’近似看成按频率由低到高排列，跳过前L个DCT系数从而达到水印鲁棒性和透明性的平衡，从L+1个系数开始按公式①加入水印：

F′[I]＝F′[I]+α*|F′[I]|*X[I]   ①，

其中α为水印强度参数，X是满足N(0，1)分布的实数伪随机序列；

A5、在α一定的情况下，对按①式中加入的水印信息量的大小进行限定，即得到公式②，

α*|F'[I]|*X[I]＞T   ②，

其中T为一个给定的阈值；

A6、当前处理的DCT系数F’[I]和水印序列中X[I]值均满足②式，则进行水印嵌入；否则，当前DCT系数F’[I]和X[I]都不处理，跳到下一个DCT系数进行计算；

A7、重复步骤A6，一直到长度为M的水印序列全部嵌入到DCT系数中为止。

为了便于算法描述，在步骤A2中取Width和Height相等，并等于2ⁿ，n为自然数。

步骤A4中的水印强度参数α根据步骤B中的添加数字水印后的雅纸工艺过程进行确定，以确保成品雅纸生产后数字水印依然能够拥有足够的信号强度来确定最终的水印强度参数α。

所述步骤C中的数据库中包含有雅纸的生产厂家信息、印制时间、纸张编号以及客户的相关信息。

步骤D中所述的软件为水印信息读取软件，该水印信息读取软件安装在智能设备上，该水印信息读取软件对水印信息的读取主要通过以下判断与提取算法完成：

D1、假设可能经攻击后的图像为|*，图像|*进行DCT变换得到系数F*＝{f*1，f*2，…f*Len}，其中Len＝Height*Width，Width为原图像的宽度，Height为原图像的高度，且取Width和Height相等，并等于2ⁿ，n为自然数；

D2、将系数F*用Zig-Zag扫描进行重新排序，设重排后的DCT系数为F*’，将F*’代入公式③中，

α*|F*'[I]|*X[I]＞T   ③，

在F*’满足公式③的前提下，通过公式④计算F*和X的相关性，

       $z=\frac{F*\·X}{M}=\frac{1}{M}\underset{i=l}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}x\left[i\right]f_{L+i}^{*}$    ④；

D3、通过比较相关性z和给定阈值Sz的大小来决定水印的存在与否，其中的Sz通过公式计算得到，如果z大于Sz，则认为给定的图像中存在水印，并逆向利用公式①计算出该水印的序列并进行步骤D4；否则，则判断水印不存在，认证该雅纸为赝品；

D4、通过计算出的水印序列从数据库中调出该序列对应的雅纸的生产厂家信息、印制时间、纸张编号以及客户的相关信息，并通过最终的信息比对判断出该雅纸的真伪。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明作为识别标志的数字水印是以视觉不可见的形式隐藏在纸张中的，在自然光源或人工光源照射下，肉眼不能区别纸张是否添加有数字水印标记，不影响需保护的雅纸原有的视觉感观形象，只有通过计算机或计算机化的特定机读设备才可对其进行判断，提高了雅纸；雅纸中隐藏的水印标记具有随机性，其位置可以任意设定，因此能够对雅纸的判定起到了多重防伪作用；雅纸中隐藏的水印不会随印刷品经过地点、经手人员及时间变化而变化，不会有泄密和扩散的可能性，进一步提高了雅纸使用的安全性；另外，通过本发明不会改变雅纸的外观特性，对印刷设备没有特殊的要求，不会进一步增加雅纸的生产成本。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

一种雅纸的数字水印防伪方法，包括以下步骤：

A、数字水印的嵌入设计；

B、将设计好的数字水印添加入雅纸中；

C、根据数字水印建立数据库；

D、通过软件对雅纸上的水印信息判断雅纸的真伪。

所述步骤A的数字水印的嵌入设计主要通过水印嵌入算法来完成：

A1、先确定一个原图像，且设该原图像为|，该原图像为厂家logo、印制时间、纸张编号、客户姓名和客户印记中的任意一种或多种的组合；

A2、对原图像|进行DCT变换得到系数F＝{f1，f2，…f Len}，其中Len＝Height*Width，Width为原图像的宽度，Height为原图像的高度；

A3、将系数F用Zig-Zag扫描进行重新排序，设重排后的DCT系数为F’；

A4、将F’近似看成按频率由低到高排列，为了达到水印鲁棒性和透明性的平衡，从而跳过前L个DCT系数，从L+1个系数开始按公式①加入水印：

F′[I]＝F′[I]+α*|F′[I]|*X[I]   ①，

其中α为水印强度参数，X是满足N(0，1)分布的实数伪随机序列；

A5、在α一定的情况下，对按①式中加入的水印信息量的大小进行限定，即得到公式②，

α*|F'[I]|*X[I]＞T    ②，

其中T为一个给定的阈值；

A6、当前处理的DCT系数F’[I]和水印序列中X[I]值均满足②式，则进行水印嵌入；否则，当前DCT系数F’[I]和X[I]都不处理，跳到下一个DCT系数进行计算；

A7、重复步骤A6，一直到长度为M的水印序列全部嵌入到DCT系数中为止。

为了便于算法描述，在步骤A2中取Width和Height相等，并等于2ⁿ，n为自然数。

采用小波算法将数字图像的空间域数据通过离散小波变化转换为相应的小波域系数，并根据待隐藏的信息类型，对其进行适当的编码和变形，再根据隐藏信息量的大小和相应的安全目标选择方形的频域系数序列；最后，将数字图像的频域系数经变换转化为空间域数据，将该数据生成于雅纸的特定位置上，如此便完成了数字水印的设置。

步骤A4中的水印强度参数α根据步骤B中的添加数字水印后的雅纸工艺过程进行确定，以确保成品雅纸生产后数字水印依然能够拥有足够的信号强度来确定最终的水印强度参数α。由于数字水印的信号强度在雅纸生产的每个工序上都会有一定的削弱，所以设计水印时就需要根据每个生产厂家的特定生产工序来确定设置的数字水印的信号强度，进而保证了在完成真个雅纸生产的工序后该数字水印依旧能够拥有可以被识别的信号强度。

所述步骤C中的数据库中包含有雅纸的生产厂家信息、印制时间、纸张编号以及客户的相关信息。

步骤D中所述的软件为水印信息读取软件，该水印信息读取软件安装在智能设备上，该水印信息读取软件对水印信息的读取主要通过以下判断与提取算法完成：

D1、假设可能经攻击后的图像为|*，图像|*进行DCT变换得到系数F*＝{f*1，f*2，…f*Len}，其中Len＝Height*Width，Width为原图像的宽度，Height为原图像的高度，且取Width和Height相等，并等于2ⁿ，n为自然数；

D2、将系数F*用Zig-Zag扫描进行重新排序，设重排后的DCT系数为F*’，将F*’代入公式③中，

α*|F*'[I]|*X[I]＞T   ③，

在F*’满足公式③的前提下，通过公式④计算F*和X的相关性，

       $z=\frac{F*\·X}{M}=\frac{1}{M}\underset{i=l}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}x\left[i\right]f_{L+i}^{*}$    ④；

D3、通过比较相关性z和给定阈值Sz的大小来决定水印的存在与否，其中的Sz通过公式计算得到，如果z大于Sz，则认为给定的图像中存在水印，并逆向利用公式①计算出该水印的序列并进行步骤D4；否则，则判断水印不存在，认证该雅纸为赝品；

D4、通过计算出的水印序列从数据库中调出该序列对应的雅纸的生产厂家信息、印制时间、纸张编号以及客户的相关信息，并通过最终的信息比对判断出该雅纸的真伪。

在同一个厂家使用本发明流程时，系数T选取同一个阀值，以便于后期的真伪判断的正常进行。

通过上述方法，便能很好的实现本发明。

Claims (6)

1.一种雅纸的数字水印防伪方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、数字水印的嵌入设计；

B、将设计好的数字水印添加入雅纸中；

C、根据数字水印建立数据库；

D、通过软件对雅纸上的水印信息判断雅纸的真伪。

2.根据权利要求1所述的一种雅纸的数字水印防伪方法，其特征在于，所述步骤A的数字水印的嵌入设计主要通过水印嵌入算法来完成：

A1、先确定一个原图像，且设该原图像为|，该原图像为厂家logo、印制时间、纸张编号、客户姓名和客户印记中的任意一种或多种的组合；

A2、对原图像|进行DCT变换得到系数F＝{f 1，f 2，…f Len}，其中Len＝Height*Width，Width为原图像的宽度，Height为原图像的高度；

A3、将系数F用Zig-Zag扫描进行重新排序，设重排后的DCT系数为F’；

A4、将F’看成按频率由低到高排列，跳过前L个DCT系数从而达到水印鲁棒性和透明性的平衡，从L+1个系数开始按公式①加入水印：

F′[I]＝F′[I]+α*|F′[I]|*X[I]     ①，

其中α为水印强度参数，X是满足N(0，1)分布的实数伪随机序列；

A5、在α一定的情况下，对按①式中加入的水印信息量的大小进行限定，即得到公式②，

α*|F'[I]|*X[I]＞T     ②，

其中T为一个给定的阈值；

A6、当前处理的DCT系数F’[I]和水印序列中X[I]值均满足②式，则进行水印嵌入；否则，当前DCT系数F’[I]和X[I]都不处理，跳到下一个DCT系数进行计算；

A7、重复步骤A6，一直到长度为M的水印序列全部嵌入到DCT系数中为止。

3.根据权利要求2所述的一种雅纸的数字水印防伪方法，其特征在于，在步骤A2中为了便于算法描述从而取Width和Height相等，并等于2ⁿ，n为自然数。

4.根据权利要求3所述的一种雅纸的数字水印防伪方法，其特征在于，步骤A4中的水印强度参数α根据步骤B中的添加数字水印后的雅纸工艺过程进行确定，以确保成品雅纸生产后数字水印依然能够拥有足够的信号强度来确定最终的水印强度参数α。

5.根据权利要求4所述的一种雅纸的数字水印防伪方法，其特征在于，所述步骤C中的数据库中包含有雅纸的生产厂家信息、印制时间、纸张编号以及客户的相关信息。

6.根据权利要求5所述的一种雅纸的数字水印防伪方法，其特征在于，步骤D中所述的软件为水印信息读取软件，该水印信息读取软件安装在智能设备上，该水印信息读取软件对水印信息的读取主要通过以下判断与提取算法完成：

D1、假设可能经攻击后的图像为|*，图像|*进行DCT变换得到系数F*＝{f*1，f*2，…f*Len}，其中Len＝Height*Width，Width为原图像的宽度，Height为原图像的高度，且取Width和Height相等，并等于2ⁿ，n为自然数；

D2、将系数F*用Zig-Zag扫描进行重新排序，设重排后的DCT系数为F*’，将F*’代入公式③中，

α*|F*'[I]|*X[I]＞T      ③，

在F*’满足公式③的前提下，通过公式④计算F*和X的相关性，

$z=\frac{F*\·X}{M}=\frac{1}{M}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}x\left[i\right]f_{L+i}^{*}$ ④；

D3、通过比较相关性z和给定阈值Sz的大小来决定水印的存在与否，其中的Sz通过公式计算得到，如果z大于Sz，则认为给定的图像中存在水印，并逆向利用公式①计算出该水印的序列并进行步骤D4；否则，则判断水印不存在，认证该雅纸为赝品；

D4、通过计算出的水印序列从数据库中调出该序列对应的雅纸的生产厂家信息、印制时间、纸张编号以及客户的相关信息，并通过最终的信息比对判断出该雅纸的真伪。